经典！服务端 TCP 连接的 TIME_WAIT 过多问题的分析与解决
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2020-11-05 23:41
来源：ningg.top/computer-basic-theory-tcp-time-wait/
本文给出一个 TIME_WAIT 状态的 TCP 连接过多的问题的解决思路，非常典型，大家可以好好看看，以后遇到这个问题就不会束手无策了。
一部分 TIME_WAIT 连接被回收，但新的 TIME_WAIT 连接产生；
一些极端情况下，会出现大量的 TIME_WAIT 连接。
1.每一个 time_wait 状态，都会占用一个「本地端口」，上限为 65535(16 bit，2 Byte)；
2.当大量的连接处于 time_wait 时，新建立 TCP 连接会出错，address already in use : connect 异常
// 统计：各种连接的数量
$ netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'
ESTABLISHED 1154
TIME_WAIT 1645问题分析
1.大量的短连接存在
2.特别是 HTTP 请求中，如果 connection 头部取值被设置为 close 时，基本都由「服务端」发起主动关闭连接
3.而，TCP 四次挥手关闭连接机制中，为了保证 ACK 重发和丢弃延迟数据，设置 time_wait 为 2 倍的 MSL（报文最大存活时间）
1.TCP 连接中，主动关闭连接的一方出现的状态；（收到 FIN 命令，进入 TIME_WAIT 状态，并返回 ACK 命令） 2.保持 2 个 MSL 时间，即，4 分钟；（MSL 为 2 分钟）
解决办法
TCP 连接中，「主动发起关闭连接」的一端，会进入 time_wait 状态 time_wait 状态，默认会持续 2 MSL（报文的最大生存时间），一般是 2x2 mins time_wait 状态下，TCP 连接占用的端口，无法被再次使用 TCP 端口数量，上限是 6.5w（65535，16 bit） 大量 time_wait 状态存在，会导致新建 TCP 连接会出错，address already in use : connect 异常
服务器端，一般设置：不允许「主动关闭连接」 但 HTTP 请求中，http 头部 connection 参数，可能设置为 close，则，服务端处理完请求会主动关闭 TCP 连接 现在浏览器中， HTTP 请求 connection 参数，一般都设置为 keep-alive Nginx 反向代理场景中，可能出现大量短链接，服务器端，可能存在
3.解决办法：
服务器端允许 time_wait 状态的 socket 被重用 缩减 time_wait 时间，设置为 1 MSL（即，2 mins）
附录
附录 A：查询 TCP 连接状态
// Mac 下，查询 TCP 连接状态
$ netstat -nat |grep TIME_WAIT
// Mac 下，查询 TCP 连接状态，其中 -E 表示 grep 或的匹配逻辑
$ netstat -nat | grep -E "TIME_WAIT|Local Address"
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address (state)
tcp4 0 0 127.0.0.1.1080 127.0.0.1.59061 TIME_WAIT
// 统计：各种连接的数量
$ netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'
ESTABLISHED 1154
TIME_WAIT 1645附录 B：MSL 时间
当TCP的一端发起主动关闭（收到 FIN 请求），在发出最后一个ACK 响应后，即第3次握 手完成后，发送了第四次握手的ACK包后，就进入了TIME_WAIT状态。
2.必须在此状态上停留两倍的MSL时间，等待2MSL时间主要目的是怕最后一个 ACK包对方没收到，那么对方在超时后将重发第三次握手的FIN包，主动关闭端接到重发的FIN包后，可以再发一个ACK应答包。
3.在 TIME_WAIT 状态时，两端的端口不能使用，要等到2MSL时间结束，才可继续使用。（IP 层）
4.当连接处于2MSL等待阶段时，任何迟到的报文段都将被丢弃。
附录 C：TCP 三次握手和四次握手
RE：time_wait 是「主动关闭 TCP 连接」一方的状态，可能是「客服端」的，也可能是「服务器端」的 一般情况下，都是「客户端」所处的状态；「服务器端」一般设置「不主动关闭连接」
2.服务器在对外服务时，是「客户端」发起的断开连接？还是「服务器」发起的断开连接？
正常情况下，都是「客户端」发起的断开连接
「服务器」一般设置为「不主动关闭连接」，服务器通常执行「被动关闭」
但 HTTP 请求中，http 头部 connection 参数，可能设置为 close，则，服务端处理完请求会主动关闭 TCP 连接
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